松遼盆地北部青一段泥頁巖儲(chǔ)層特征

班玉東

（大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井一公司資料采集一大隊(duì)，黑龍江大慶163411）

1 概述

大慶油田發(fā)現(xiàn)至今已逾60 年，原油產(chǎn)量多年居全國(guó)各油田之首，經(jīng)過多年的高強(qiáng)度的勘探與開發(fā)，目前油田已進(jìn)入開發(fā)后期，地層采出液中含水率不斷上升，原油產(chǎn)量下降，持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)壓力增大。由于油田老區(qū)塊主力油層勘探開發(fā)程度較高，難以有新的突破，亟待尋找新的接替資源。近年來，我國(guó)加大了對(duì)頁巖油等非常規(guī)油氣資源的開發(fā)力度，非常規(guī)油氣資源成為研究的熱點(diǎn)，對(duì)于頁巖油儲(chǔ)層，具有“自生自儲(chǔ)、源儲(chǔ)匹配”的特征，隨著大規(guī)模體積壓裂技術(shù)及頁巖油原位開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，頁巖油資源有效動(dòng)用成為可能，開發(fā)效益不斷提高。多年的勘探實(shí)踐表明，大慶油田含有豐富的頁巖油資源，頁巖油儲(chǔ)層主要分布在青山口組和嫩江組地層中[1-2]，資源量巨大、具有較好的勘探開發(fā)潛力，加強(qiáng)對(duì)青山口組油頁巖儲(chǔ)層特征研究對(duì)于尋找有力區(qū)帶、提升開發(fā)效果具有重要意義。

2 青山口組地層特征

松遼盆地青山口組地層由下往上分為青一段、青二段、青三段，其中青一段地層中含有大量油頁巖及介形蟲層，有機(jī)質(zhì)含量豐富，是區(qū)域地層劃分對(duì)比的標(biāo)志層之一，也反映了青一段地層經(jīng)歷過大規(guī)模的湖侵[3]。青山口組一段巖性主要為泥頁巖與薄層砂巖互層。通過大量巖性樣品觀察，儲(chǔ)集巖主要為粉砂質(zhì)泥巖、含粉砂質(zhì)泥巖、含灰質(zhì)泥巖及少量粉砂巖。粉砂質(zhì)泥巖礦物成分以石英、長(zhǎng)石、云母、碳酸鹽巖、伊利石、蒙脫石為主，其中，砂質(zhì)成分主要為石英、長(zhǎng)石、云母，泥質(zhì)成分主要為伊利石，粉砂質(zhì)成分介于25%～50%之間；含粉砂泥巖中粉砂質(zhì)成分介于10%～25%之間，巖石結(jié)構(gòu)較為致密，砂質(zhì)成分以長(zhǎng)石、石英、云母為主，還有少量碳酸鹽巖晶屑，泥質(zhì)成分主要為伊利石，還有少量炭質(zhì)碎屑，充填在晶體縫隙中。此外，還能見到少量黃鐵礦，黃鐵礦零星分布在巖石中；含灰質(zhì)泥巖中灰質(zhì)成分介于10%～25%之間，灰質(zhì)成分以方解石為主，方解石呈粉晶狀，灰質(zhì)成分呈亮條紋狀分布。泥質(zhì)成分以伊利石、蒙脫石為主，泥質(zhì)條帶呈暗色，與灰質(zhì)條帶交叉定向排列?？梢娚倭胯F礦石斑塊及生物碎屑化石；粉砂巖礦物成分以石英、長(zhǎng)石、云母為主，可見少量炭質(zhì)碎屑、斑狀黃鐵礦、硅質(zhì)條帶等，巖石中發(fā)育微裂縫。

青一段地層中泥頁巖與砂巖互層，泥頁巖厚度大，含有豐富的有機(jī)質(zhì)，反映沉積環(huán)境為半深湖—深湖環(huán)境。青山口組形成早期盆地整體下降，沉積環(huán)境以深湖相—半深湖相，沉積大量有機(jī)質(zhì)，后期湖盆面積縮小，水退為主，沉積物以暗色泥巖與薄層粉砂巖夾層為主。

3 物性特征

青山口組一段地層發(fā)育大量泥頁巖，泥頁巖中夾薄層粉砂巖，通過對(duì)已鉆頁巖油井巖石孔隙度及滲透率測(cè)試分析，分不同巖石類型進(jìn)行了測(cè)試。分析結(jié)果表明，泥頁巖總孔隙度介于4.12%～11.86%之間，平均值為7.86%，多分布在6%～10%之間。泥頁巖有效孔隙度介于0.28%～9.65%之間，平均值為4.68%，集中分布在3%～7%之間；粉砂巖夾層孔隙度分布于1.38%～11.27%之間，平均值為4.83%；青一段地層泥頁巖滲透率介于（0.01～0.16）×10-3μm2之間，平均值為0.014×10-3μm2，主要分布在（0.01～0.03）×10-3μm2之間。通過對(duì)青山口組地層巖石樣品孔隙度和滲透率分析，結(jié)果表明，青山口組泥頁巖地層屬于特低孔、特低滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)層物性較差。

4 儲(chǔ)集空間類型

為了研究青一段泥頁巖地層儲(chǔ)集空間類型，對(duì)已鉆油井巖芯樣品進(jìn)行了鑄體薄片分析及氬離子拋光場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡分析，研究結(jié)果表明，頁巖油儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型有孔隙和裂縫，孔隙主要為粒間孔、晶間孔、粒內(nèi)孔等，裂縫主要為橫向縱向裂縫、不規(guī)則裂縫等。

4.1 孔隙類型

（1）粒間孔。粒間孔是在礦物顆粒支撐后形成的孔隙，原生粒間孔多被物質(zhì)充填，現(xiàn)存粒間孔多是孔隙充填物被破壞后形成的次生粒間孔。原生粒間孔在形成后，在壓實(shí)作用和膠結(jié)作用下大多被破壞，剩余原生孔隙多發(fā)育在石英、長(zhǎng)石等脆性礦物顆粒間，孔隙直徑小于5μm。原生孔隙充填物被溶蝕后形成次生孔隙，次生孔隙形態(tài)不規(guī)則，次生孔隙連通性較好，在儲(chǔ)層巖石中廣泛發(fā)育，孔隙直徑較原生孔隙大，多分布范圍為2～10μm。

（2）粒內(nèi)孔。粒內(nèi)孔多發(fā)育在礦物顆粒內(nèi)，礦物顆粒形成后，在埋藏過程中，受到酸性流體影響，顆粒內(nèi)部分物質(zhì)被腐蝕，形成了粒內(nèi)孔隙，粒內(nèi)孔隙直徑通常較小，不超過600nm。粒內(nèi)溶孔形成后，在膠結(jié)作用下部分被充填。粒內(nèi)孔隙多為次生孔隙，泥頁巖地層形成后，由于地層中含有大量有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)在埋藏條件下成熟生烴，能夠生成二氧化碳和硫化氫等腐蝕性氣體，使得流體腐蝕性變強(qiáng)，泥頁巖中方解石和白云石等礦物在酸性條件下易發(fā)生分解，產(chǎn)生溶蝕，形成了次生的粒內(nèi)溶蝕孔隙。

（3）晶間孔。晶間孔主要發(fā)育在晶體顆粒之間，晶體顆粒形成后，顆粒間礦物在選擇性溶蝕作用下，形成不規(guī)則孔隙。晶間孔形態(tài)以點(diǎn)狀或現(xiàn)狀為主，孔隙之間通常小于1μm，孔隙之間相對(duì)較小，連通性差。

（4）晶內(nèi)孔。晶內(nèi)孔發(fā)育在晶體顆粒內(nèi)部，多為原生孔隙，孔隙直徑較小，多分布在0.1～0.8μm 之間，孔隙連通性差。

4.2 裂縫

通過巖芯觀察、薄片及掃描電鏡分析，研究區(qū)儲(chǔ)層中裂縫發(fā)育宏觀裂縫和微觀裂縫。

（1）宏觀裂縫。宏觀裂縫發(fā)育橫向裂縫、縱向裂縫及不規(guī)則裂縫。橫向裂縫多在層間發(fā)育，多數(shù)順著層理面或?qū)永戆l(fā)育，尤其以泥巖為主，泥巖易碎，在取芯或巖芯出筒的過程，容易出現(xiàn)人工裂縫；通過巖芯觀察，縱向裂縫多為張性裂縫，裂縫數(shù)量相對(duì)較少，裂縫尺寸較大，在脆性巖石中相對(duì)發(fā)育，縱向裂縫多與層里面垂直；不規(guī)則裂縫形狀不規(guī)則、張性裂縫，形成的裂縫部分被后期方解石等礦物充填。

（2）微觀裂縫。微觀裂縫主要通過掃描電鏡分析，青山口一段頁巖油儲(chǔ)層中大量發(fā)育微觀裂縫，裂縫類型主要有縱向裂縫、橫向裂縫、不規(guī)則裂縫等，裂縫直徑多介于1.5～5.5μm之間，微裂縫錯(cuò)綜復(fù)雜，形成網(wǎng)狀的交叉裂縫，通常在大裂縫周邊伴生大量微裂縫，這種裂縫是主要的儲(chǔ)集空間。

5 結(jié)論

（1）松遼盆地青山口組青一段地層巖性主要為泥頁巖與薄層砂巖互層。儲(chǔ)集巖主要為粉砂質(zhì)泥巖、含粉砂質(zhì)泥巖、含灰質(zhì)泥巖及少量粉砂巖。地層中含有大量油頁巖及介形蟲層，有機(jī)質(zhì)含量豐富，反映沉積環(huán)境為半深湖—深湖環(huán)境。

（2）青山口組青一段泥頁巖有效孔隙度介于0.28%至9.65%之間，平均值為4.68%，集中分布在3%～7%之間；粉砂巖夾層孔隙度分布于1.38%～11.27%之間，平均值為4.83%；青一段地層泥頁巖滲透率介于（0.01～0.16）×10-3μm2之間，平均值為0.014×10-3μm2，主要分布在（0.01～0.03）×10-3μm2之間。通過對(duì)青山口組地層巖石樣品孔隙度和滲透率分析，結(jié)果表明，青山口組泥頁巖地層屬于特低孔、特低滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)層物性較差。

（3）青一段泥頁巖地層儲(chǔ)集空間類型有孔隙和裂縫，孔隙主要為粒間孔、晶間孔、粒內(nèi)孔等，裂縫發(fā)育宏觀裂縫和微觀裂縫，宏觀裂縫以橫向縱向裂縫、不規(guī)則裂縫為主，微觀裂縫大量發(fā)育，形成網(wǎng)狀裂縫，是主要的儲(chǔ)集空間。